Do độ nghiêng trục quay của Trái Đất khoảng 23° 27', nên về mùa hè của một trong hai bán cầu thì thời gian ban ngày (khoảng thời gian có ánh sáng từ Mặt Trời) sẽ tăng dần lên theo sự tăng lên của vĩ độ (theo giá trị tuyệt đối, nếu coi các vĩ độ ở Nam bán cầu có dấu âm) và đến một giá trị nhất định của vĩ độ thì Mặt Trời sẽ không lặn trong một số ngày nhất định. Độ dài thời gian có mặt trời lúc nửa đêm tăng lên từ 1 ngày tại vòng cực (vĩ độ 66° 33') tới khoảng 6 tháng tại cực. Tại các vĩ độ như thế, thông thường người ta gọi hiện tượng này là ban ngày vùng cực.

Tại hai cực bắc và nam của Trái Đất thì Mặt Trời chỉ mọc và lặn có một lần mỗi năm. Trong vòng 6 tháng khi Mặt Trời nằm phía trên đường chân trời tại các cực thì nó chuyển động liên tục xung quanh đường chân trời, đạt đến vòng tròn chuyển động cao nhất của nó trên bầu trời vào sát thời điểm hạ chí tại mỗi cực.

Do hiện tượng khúc xạ nên mặt trời lúc nửa đêm có thể thấy tại các vĩ độ thấp hơn đáng kể so với vòng cực, mặc dù nói chung không vượt quá 1 độ (phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết tại mỗi địa phương). Ví dụ, người ta có thể nhìn thấy mặt trời lúc nửa đêm tại một số vùng thuộc Iceland, mặc dù phần lớn lãnh thổ của nó nằm dưới vòng Bắc cực một cách đáng kể (đảo Grímsey là ngoại lệ). Ngay cả những vùng xa nhất về phía bắc của Scotland (và những nơi nào có cùng vĩ độ) cũng có "hoàng hôn" lờ mờ trên bầu trời phương bắc vào khoảng thời gian này.